جوشکاری فلزات غیر مشابه به روش اصطکاکی اغتشاشی

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک روش جوشکاری به صورت اتصال حالت جامد است. در این نوع جوشکاری از آلیاژ آلومینیوم استفاده می شود جوش اصطکاکی اغتشاشی یک پیشرفت بزرگ در اتصال فلزات متفاوت است که در اواخر قرن ۲۰ اتفاق افتاد. از مزیت های مهم این نوع جوشکاری مصرف کم انرژی و همچنین آلودگی کمی است  که تولید می کند زیرا به خاطر استفاده نکردن از گاز و یا پوشش محافظت کننده از حوض مذاب یک فرایند دوست محیط زیست به حساب می آید. در جوشکاری به این روش قابلیت جوش فلزات مختلف به وجود می آید که در جوشکاری به روش های قدیمی این قابلیت وجود نداشت. در ادامه این مقاله سعی کردیم به موضوعات پیرامون جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بپردازیم.

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی چیست؟

جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به اختصار به (FSW) نامیده می شود و تکنیکی پرکاربرد و به روز برای اتصال غیر ذوبی و یا حالت جامد است. این روش یک روش اتصال برای حالت های T, لپ، یک طرفه و یا حتی دو طرفه است در این روش می توان موادی از جمله آلومینیوم و آلیاژهای آن را جوش داد از این رو جوشکاری فلزات مختلف با روش اصطکاکی اغتشاشی امکان پذیر است زیرا بعد از آهن و فولاد، این آلومینیوم است که بسیار پر مصرف است. این روش یک روش بسیار کاربردی در جوشکاری به حساب می آید.

شرکت اورین الکتریک ، تولید کننده انواع دستگاه جوشکاری رکتی فایر ، تکفاز و سه فاز اینورتری ، دستگاه جوشکاری CO2 ، و دستگاه جوش آرگون و برش پلاسما ، آماده ارائه و فروش محصولات تولیدی و همچنین خدمات درخواستی به مشتریان محترم ، می باشد . به منظور تماس با کارشناسان و ارائه راهنمایی و مشاوره ، با شماره ☎️   ۰۹۱۲۱۲۶۰۱۴۲ و سایر شماره های درج شده در سایت تماس حاصل نمایید.

 

در روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی اتصال دو قطعه به وسیله دوران ابزاری انجام می پذیرد. قطعاتی را که در این روش می توان به هم اتصال داد باید از جنس آلومینیوم، منیزیم، سرب، فولاد،  روی، تیتانیم، مس و مواد کامپوزیتی باشند. آلیاژ های زیادی وجود دارند که متصل کردن ان ها به هم به روش های دیگر بسیار سخت و یا غیر ممکن است ولی با این روش به راحتی می توان آن ها را با هم متصل کرد.

روش انجام جوش اصطکاکی اغتشاشی

فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به این صورت است که اول باید یک ابزار دوران داشته باشیم که متشکل از شانه و پین هستند. این ابزار دوران وارد درز اتصال دو قطعه می شود و با اصطکاکی که به وسیله دوران بوجود می آورد و نتیجه آن ایجاد حرارت است می تواند در سطح تغییر شکل ایجاد کند و در عمق آن نفوذ کند. به طور معمول این نفوذ تا عمقی است که شانه مماس بر قسمت سطح شود. بعد از آن حدودا ۶۰ ثانیه طول می کشد تا ابزار بتواند حرکت کند.

اصطکاک ایجاد شده و حرارت تولید شده باعث آن می شود که درز موجود بین دو سطح پر شود. در این حین ناحیه ای در پشت ابزار مشخص می ماند که به آن ناحیه ی اثر ابزار می گویند. این ناحیه به شکل نواری در قسمت پشت کار مشخص است.

تاریخچه جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

کشف جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی به سال ۱۹۹۱ بر می گردد. فردی با نام وین توماس در کشور انگلستان موفق شد این نوع جوشکاری را کشف کند و بعد از آن این نوع جوشکاری را در موسسه ای با نام هولدینگ توسعه و گسترش دهد. بعد از آن با توجه به مزایای زیادی که این روش داشت به سرعت در حرفه جوشکاری جای خود را پیدا کرد و کاربرد آن روز به روز بیشتر شد. با وجود این که موضوع اصطکاک از قرن های گذشته به علم ادمی راه پیدا کرد ولی روش اصطکاک گرمایی برای به هم متصل کردن قطعات موضوعی است که در سال ۱۵۰۰ بعد از میلاد به وسیله فردی به نام داوینچی مطرح شد.

در سال ۱۷۷۹ فردی با نام کولومب ثابت کرد که افزایش بار موجود باعث بالا رفتن اصطکاک می شود و همین طور بالا رفتن سرعت نیز بر افزایش اصطکاک تاثیر زیادی دارد. ولی با توجه به فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی باید گفت که فقط ضریب اصطکاک امری تاثیر گذار نیست.

 ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

در این روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی از ابزار مختلفی استفاده می شود که در این قسمت سعی داریم به این ابزار ها بپردازیم. شولدر از  ابزار جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی است که از زاویه ای تشکیل شده است که در زمان عبور ابزار و دوران پین می تواند وارد قسمتی شود که زاویه دار است. در این زمان ابزار با نیرویی بالا بر روی آلیاژ فشار وارد می کند. در این زمان وظیفه پین شروع می شود. پین باید فلز داغ شده را به هم زند و در حالت خمیری شکل قرار دهد و این خمیر را برای اتصال مناسب هدایت کند.

اهمیت شکل هندسی پین

در این زمان نکته مهم این است که شکل هندسی پین به چه صورت است. زیرا شکل پین در کنترل سرعت و جریان ماده نقش به سزایی دارد. از دیگر نکات مهم در این فرایند قطر پین است که قابل تغییر است. تغییر قطر پین به این صورت است که با کم کردن قطر پین سایش مناسب بوجود نمی اید و در نتیجه اتصال خوبی رخ نمی دهد ولی در مقابل با افزایش بیش از اندازه قطر پین هم نمی توان اتصال خوبی را بدست آورد. پس حتما باید به این نکته توجه کرد که قطر پین باید با ضخامت صفحه برابری کند.

پارامترهای جوشکاری اصطکاک اغتشاشی

در این نوع جوشکاری پارامتر های مختلفی مد نظر است که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم. اولین پارامتر مهم در این زمینه که بر روی کیفیت کار نقش زیادی دارد طراحی ابزار است. ابزار های جوشکاری باید از کیفیت خوبی برخوردار باشند و در مقابل فرسودگی مقاوم باشند و علاوه بر آن بتوانند دمای تولید شده را تحمل کنند و دمای زیادی را به دستگاه انتقال ندهند. از دیگر پارامترهای مهم، سرعت ابزار است که در این روش سرعت ابزار از روش های دیگر کمتر است.

پارامتر بعدی شیب ابزار است. ابزار در این روش باید با زاویه ای حدود ۲ تا ۴ درجه در مقابل قطعه قرار بگیرد و دلیل آن این است که فشار وارد شده بر قطعات را کم کند. پارامتر بعدی نفوذ یا همان عمق غوطه وری است. تعیین میزان دقیق این عمق برای داشتن یک جوش با کیفیت بسیار مهم است و دلیل آن این است که اگر دستگاه در موقعیت نامناسب باشد از مسیر خود منحرف می شود و یا اگر عمق  آن زیاد باشد نمای نهایی کار نمای خوبی نخواهد بود. از دیگر پارامتر ها می توان به شکل ظاهری سطح جوش خورده اشاره کرد.

کاربردهای جوشکاری اصطکاک اغتشاشی در صنعت

از این نوع جوشکاری در صنایع مختلفی از جمله کشتی‌ سازی (در ساخت پنل قایق های ماهیگیری، ساخت بدنه کشتی و …)، هوافضا (ساخت مخزن های ذخیره اکسیژن و…)، صنایع خودروسازی ( ساخت شاسی خودرو و…)، در صنایع شیمیایی( برای متصل کردن خط لوله ها، دستگاه تهویه هوا و همچنین مبدل حرارتی و….)، صنایع الکترونیکی( اتصالات مسی و یا آلومینیومی و قطعات الکترونیکی) و صنایع تولیدی استفاده می شود. این نوع جوشکاری در هر کدام از این صنعت ها کاربرد گسترده ای دارد. این نوع جوشکاری از لحاظ استقامت و همچنین زمان کمی که به خود اختصاص می دهد از مزیت بالایی برخوردار است که در ادامه به صورت کامل به مزایای آن می پردازیم.

مزایای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

همان طور که در قبل اشاره کردیم این نوع جوشکاری از مزایای زیادی برخوردار است، از این رو به سرعت جای خود را در صنعت های مختلف باز کرد که از مزایای آن می توان به عدم نیاز به تکنیک های محافظتی و یا مواد مصرفی مختلف نام برد. شکل نهایی این جوش بدون درز و بسیار ظریف است که این هم از مزایای مهم این نوع جوشکاری است. به وسیله این روش می توانیم به راحتی آلیاژ های مختلف را جوش دهیم از جمله آلومینیوم  ۲xxx و ۷xxx که با این روش به راحتی جوش می خورند.

انجام این نوع جوشکاری به صورت کامل اتوماتیک انجام می شود و همین طور این جوشکاری نیاز به عامل محافظتی و یا شار ندارد. از دیگر مزایای آن این است که دمای آن کم است و همین امر باعث می شود که مواد اولیه مختلط نشوند. هزینه مراقبت و نگهداری این دستگاه پایین است و کار با آن ساده و آسان است. این دستگاه آلودگی محیطی ندارد و همچنین برای اتصال ورقه هایی از جنس مشابه و هم متفاوت کارایی دارد.

 معایب جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی

مانند تمامی روش ها، روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی هم از مزایا و هم از معایبی برخوردار است. در این روش با افزایش دمای  آلیاژ ها جوشکاری انجام می شود که در این صورت ابزار جوشکاری باید جدا از تحمل بار، سایش بیش از اندازه قطعات را هم تحمل کند. به همین دلیل از این نوع جوشکاری برای جوش زدن فولاد سخت و یا فلزات استفاده نمی کنند. از دیگر معایب آن این است که در انتهای کار یک حفره کوچک بر روی کار باقی می ماند. از معایب دیگر این است که استفاده از این روش بیشتر محدود به فلز آلومینیوم است زیرا جوش این فلز در دمای پایین انجام می شود.

جدا از این موارد این روش معایب دیگری هم دارد که از جمله آن ها می توان به هزینه تقریبا بالای آن اشاره کرد. این روش به چیدمان خاص و پیچیده نیاز دارد و انعطاف آن نسبت به روش های دیگر کمتر است.  از دیگر معایب آن این است که امکان اتصال پرکننده ندارد و سرعت آن نسبت به دیگر روش ها کمتر است. البته نباید از این موضوع غافل شد که در این روش به یک نیروی پایین رونده قوی نیاز است.